2. Електронно-дірковий перехід

Электронно-дырочный переход (сокращенно n—p-переход) является основным элементом большинства полупроводниковых приборов. Он образуется в полупроводниковом кристалле, в котором имеется контакт между областью с электронной проводимостью и областью с дырочной проводимостью. Электронно-дырочный переход и образуется на границе этих областей.

Существует несколько способов изготовления полупроводниковых кристаллов с электронно-дырочным переходом.

Рассмотрим явления, происходящие в кристалле с p—n-переходом (рис. 27.2,а,б).

Рис. 27.2.

В отсутствие электрического поля свободные электроны и дырки хаотично движутся по кристаллу. В результате такого движения свободные электроны могут сами по себе перейти через p—n-переход в дырочную область, а дырки — в электронную. Посмотрим, что при этом произойдет. Электроны, переходя из области n в область p, уносят с собой свой отрицательный заряд из области п. Следовательно, в кристалле область n после ухода электронов зарядится положительно, а область p — наоборот, зарядится отрицательно, так как электроны принесут ей свой отрицательный заряд. Не остаются в долгу и дырки. Диффундируя в электронную область, они несут ей свой положительный заряд, а в дырочной области в результате их ухода возрастает отрицательный заряд. Таким образом, в результате диффузии электронов в дырочную область  и дырок в электронную пограничная область кристалла электризуется.

На границе между областями возникает электрическое поле, получившее название поля электронно-дырочного перехода, которое начинает противодействовать дальнейшей диффузии зарядов, т. е. дырок и свободных электронов. Такое поле часто называют запирающим полем.

Опыты свидетельствуют о том, что полупроводниковый кристалл с р—n-переходом обладаетодносторонней проводимостью.

Задача. Граничний кут повного відбивання r_пр Визначити кут повної поляризації

Екзаменаційний білет № 8

1. Закон Віна.

Найдем частоту, при которой (для данной температуры) излучаетельная способность абсолютно черного тела максимальна. Прравнивая нулю   найдем из формулы Планка

Вычисления приводят к транцедентному уравнению, решение котрого дает

или для длины волны

.

Именно Вин в 1896 г. теоретически пришел к заключению, что энергия излучения на единицу объема и единицу частоты падает по экспоненциальному закону с увеличением отношения  :

2. Ядерні сили

Ядерные силы являются короткодействующими силами. Они проявляются лишь на весьма малых расстояниях между нуклонами в ядре порядка 10^–15 м. Длина (1,5 – 2,2)·10^–15 м называется радиусом действия ядерных сил.

Ядерные силы обнаруживают зарядовую независимость: притяжение между двумя нуклонами одинаково независимо от зарядового состояния нуклонов – протонного или нейтронного. Зарядовая независимость ядерных сил видна из сравнения энергий связи зеркальных ядер. Так называются ядра, в которых одинаково общее число нуклонов, но число протонов в одном равно числу нейтронов другом. Например, ядра гелия   и тяжелого водорода – трития   . Энергии связи этих ядер составляют 7,72 МэВ и 8,49 МэВ.

Разность энергий связи ядер, равная 0,77 МэВ, соответствует энергии кулоновского отталкивания двух протонов в ядре   . Полагая эту величину равной   , можно найти, что среднее расстояние r между протонами в ядре  равно 1,9·10^–15 м, что согласуется с величиной радиуса ядерных сил.

Ядерные силы обладают свойством насыщения, которое проявляется в том, что нуклон в ядре взаимодействует лишь с ограниченным числом ближайших к нему соседних нуклонов. Именно поэтому наблюдается линейная зависимость энергий связи ядер от их массовых чисел A. Практически полное насыщение ядерных сил достигается у α-частицы, которая является очень устойчивым образованием.

Ядерные силы зависят от ориентации спинов взаимодействующих нуклонов. Это подтверждается различным характером рассеяния нейтронов молекулами орто- и параводорода. В молекуле ортоводорода спины обоих протонов параллельны друг другу, а в молекуле параводорода они антипараллельны. Опыты показали, что рассеяние нейтронов на параводороде в 30 раз превышает рассеяние на ортоводороде. Ядерные силы не являются центральными.

Итак, перечислим общие свойства ядерных сил:

       ·     малый радиус действия ядерных сил (R ~ 1 Фм);

       ·     большая величина ядерного потенциала U ~ 50 МэВ;

       ·     зависимость ядерных сил от спинов взаимодействующих частиц;

       ·     тензорный характер взаимодействия нуклонов;

       ·     ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинового и орбитального моментов нуклона (спин-орбитальные силы);

       ·     ядерное взаимодействие обладает свойством насыщения;

       ·     зарядовая независимость ядерных сил;

       ·     обменный характер ядерного взаимодействия;

       ·     притяжение между нуклонами на больших расстояниях (r > 1 Фм), сменяется отталкиванием на малых (r < 0,5 Фм).

       взаимодействие между нуклонами возникает в результате испускания и поглощения квантов ядерного поля – π-мезонов. Они определяют ядерное поле по аналогии с электромагнитным полем, которое возникает как следствие обмена фотонами. Взаимодействие между нуклонами, возникающее в результате обмена квантами массы m, приводит к появлению потенциала U_я(r):

.

Задача. У зеленому світлі з довжиною хвилі 550 нм радіус 5-го кільця 2,3 мм. Знайти радіус кривизни лінзи.